Нагреватель текучих сред

 

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, в частности к электронагревателям жидкости, и может быть использовано для отопления и горячего водоснабжения бытовых и производственных помещений. Технический результат заключается в высокой надежности и малой материалоемкости. Нагреватель текучих сред трансформаторного типа, нагревательный узел которого представляет собой концентрическую замкнутую полость, выполненную из немагнитного материала с большим электросопротивлением, с расположенным внутри ее дополнительным кольцом из немагнитного материала малого электросопротивления, замкнутая полость спрофилирована с минимальными гидропотерями, а дополнительное кольцо имеет перфорацию в зоне натекания и схода потока теплоносителя или по всему периметру кольца. Дополнительное кольцо может иметь оребрение или представлять собой набор плоских колец, соединенных поперечными стрежнями, для улучшения теплоотвода. Первичная обмотка трансформатора может быть выполнена секциями, между которыми установлен нагревательный узел. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может применяться для отопления и горячего водоснабжения бытовых и производственных помещений.

Известен индукционный нагреватель жидкости (а.с. SU 1089768, кл. H 05 B 6/10, 1982), выполненный в виде трансформатора, вторичная обмотка которого представляет собой замкнутую трубку из немагнитного электропроводящего материала с входным и выходным патрубками, через которую протекает нагреваемая жидкость.

Основным недостатком этого нагревателя является неэффективное использование площади поверхности теплоотвода (с одной стороны трубки).

Наиболее близким по технической сущности заявляемого нагревателя является электрический котел трансформаторного типа (свидетельство на полезную модель RU 185, кл. 6 H 05 B 6/10, 1993), нагревательный узел которого представляет собой концентрическую замкнутую полость из немагнитного электропроводящего материала с расположенной внутри нее дополнительной трубчатой (цилиндрической) оболочкой из электропроводящего немагнитного материала, электрическое сопротивление которого меньше электрического сопротивления стенок замкнутой полости (короткозамкнутый виток из меди).

Такое конструктивное решение позволило эффективно использовать площадь поверхности теплоотвода, т. к. большая часть тепла выделяется не в стенках полости с односторонним теплоотводом, а в цилиндрической оболочке, полностью омываемой теплоносителем.

Недостатком конструкции электрокотла является увеличенные размеры нагревательного узла из-за того, что минимальный диаметр замкнутой полости, охватывающий сердечник трансформатора, должен быть больше внешнего диаметра первичной обмотки с необходимой электро- и теплоизоляцией. Кроме того, цилиндрическая конфигурация внутреннего кольца плохо обтекается в поперечном потоке теплоносителя, что приводит к неравномерному теплоотводу от различных участков кольца, при этом создаются застойные зоны и зоны отрывного течения теплоносителя с закипанием жидкости.

Целью изобретения является уменьшить материалоемкость и повысить надежность работы нагревателя.

Задача решается за счет того, что в нагревателе текучих сред трансформаторного типа, нагревательный узел которого представляет собой концентрическую замкнутую полость, выполненную из немагнитного материала с большим электросопротивлением, с расположенным внутри ее дополнительным кольцом из немагнитного материала малого электросопротивления, замкнутая полость спрофилирована с минимальными гидропотерями, а дополнительное кольцо имеет перфорацию в зоне натекания и схода потока теплоносителя или по всему периметру кольца. Кроме того, дополнительное кольцо может иметь оребрение или представлять собой набор плоских колец, соединенных поперечными стержнями, для улучшения теплоотвода. Первичная обмотка трансформатора может быть выполнена секциями, между которыми установлен нагревательный узел.

На чертеже приведен один из вариантов конструктивного исполнения нагревателя текучих сред для подключения его в промышленную трехфазную сеть с разрезом нагревательного узла.

Нагреватель имеет первичную обмотку 1, состоящую из секций, магнитопровод 2 и нагревательный узел 3 (фиг. 1). Нагревательный узел 3 представляет собой герметичную профилированную полость 4 с нижним входным и верхним выходным фланцами, выполненную, например, из нержавеющей стали, внутри которой установлены дополнительные оребренные и перфорированные кольца 5, например, из меди (фиг. 2).

При включении нагревателя в сеть переменного тока, во вторичной обмотке трансформатора - дополнительных оребренных и перфорированных кольцах 5 индуцируется большой силы ток, при этом выделяемая тепловая энергия непосредственно передается теплоносителю, который находится в нагревательном узле. От скорости перемещения теплоносителя зависит теплообмен и мощность нагревателя. Чем выше скорость циркуляции теплоносителя, тем более высокую мощность может иметь нагреватель.

Выполнение первичной обмотки секциями позволяет уменьшить внутренний диаметр, охватывающий трансформатор, концентрической части нагревательного узла и уменьшить его габаритные размеры, а установка дополнительного кольца с оребрением и перфорацией существенно снижает гидравлическое сопротивление, улучшает теплоотдачу, исключает появление застойных зон и отрыва потока жидкости, а, следовательно, парообразования, что увеличивает надежность работы нагревательного узла и скорость циркуляции теплоносителя во всей системе. Увеличению скорости теплоносителя также способствуют внутренние формы полости нагревательного узла, спрофилированные по минимуму гидропотерь. За счет уменьшения гидравлических потерь во всем контуре системы увеличивается теплопередача, что позволяет повысить мощность нагревателя при тех же габаритах, что и прототипа.

Формула изобретения

Нагреватель текучих сред трансформаторного типа, нагревательный узел которого представляет собой концентрическую замкнутую полость с нижним входным и верхним фланцами, выполненную из немагнитного материала с большим электросопротивлением, с расположенным внутри нее дополнительным кольцом из немагнитного материала малого электросопротивления, отличающийся тем, что замкнутая полость спрофилирована с минимальными гидропотерями, а дополнительное кольцо имеет перфорацию в зоне натекания и схода потока теплоносителя или по всему периметру кольца и имеет оребрение, первичная обмотка трансформатора выполнена секциями, между которыми установлен нагревательный узел.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2